JP2002524231A - Preparation of catalysts for the synthesis of maleic anhydride by gas-phase oxidation. - Google Patents

Preparation of catalysts for the synthesis of maleic anhydride by gas-phase oxidation.

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JP2002524231A JP2000568589A JP2000568589A JP2002524231A JP 2002524231 A JP2002524231 A JP 2002524231A JP 2000568589 A JP2000568589 A JP 2000568589A JP 2000568589 A JP2000568589 A JP 2000568589A JP 2002524231 A JP2002524231 A JP 2002524231A
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    • C07C51/252Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein

Abstract

A method is provided for producing catalysts useful for synthesizing maleic anhydride by oxidizing saturated and/or unsaturated C4 hydrocarbons. A vanadium (V) compound is reacted with a mixture of phosphorous and phosphoric acids in a particular ratio, in a solvent mixture containing a structure former, and an entrainer and where the water of reaction together with entrainer is distilled off and the resulting precursor is subjected to calcination.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、飽和および/または不飽和C−炭化水素を無水マレイン酸(MS
A)にするための部分的気相酸化のための触媒を製造するための方法に関する。
The present invention provides a method for converting saturated and / or unsaturated C 4 -hydrocarbons into maleic anhydride (MS
A) A method for producing a catalyst for partial gas phase oxidation to

【0002】 C−炭化水素からの無水マレイン酸の製造は、20年以上前から公知である
。この場合、バナジルホスフェートを基礎とする触媒(バナジルピロホスフェー
ト、バナジウム−リン−酸化物)が使用される。このバナジルホスフェートの製
造は、水性媒体または有機媒体中で製造することができる触媒前駆物質(先駆物
質)を介して行われる。次に先駆物質は、第2段階で成形前または成形後、反応
器中(現場で)または外部で、本来の触媒活性物質へと変換される。
The production of maleic anhydride from C 4 -hydrocarbons has been known for more than 20 years. In this case, a catalyst based on vanadyl phosphate (vanadyl pyrophosphate, vanadium-phosphorus-oxide) is used. The production of the vanadyl phosphate takes place via a catalyst precursor (precursor) which can be produced in an aqueous or organic medium. The precursor is then converted to the original catalytically active material in a second stage, before or after molding, in a reactor (in situ) or externally.

【0003】 触媒を用いるC−炭化水素の反応は、異なった型の反応器中で行われる。固
定床反応器、流動床反応器ひいては上昇管反応器が使用され、この場合、固定床
反応器中では、完全触媒の形のバナジルホスフェートを基礎とする触媒が専ら使
用される。欧州特許第72381号明細書および国際公開番号WO−A96/2
5230号からは、殻触媒の使用も公知である。
The reaction of C 4 -hydrocarbons with a catalyst is carried out in different types of reactors. Fixed-bed reactors, fluidized-bed reactors and, therefore, riser reactors are used, in which fixed-bed reactors exclusively use vanadyl phosphate-based catalysts in the form of complete catalysts. EP 72381 and International Publication No. WO-A96 / 2
From US Pat. No. 5,230, the use of shell catalysts is also known.

【0004】 先駆物質の製造は、水性媒体中ならびに有機媒体中でも可能である。工業技術
においては、好ましくは有機溶剤中での方法が使用される。この場合、イソブタ
ノール(2−メチル−プロパン−1−オール)は溶剤もしくは反応媒体として有
効である。水性媒体中で製造される触媒は、有機媒体中で製造される触媒と異な
って、明らかに少ない活性および選択性を有する。この差異の原因は、水性の方
法で製造される触媒の比表面積が少ないことにある。さらに有機溶剤の使用には
、生成物が溶剤中で不溶性であるので、必然的に、形成された先駆物質の反応混
合物からの分離がより簡単であるという形の処理技術的利点が伴われる。溶剤は
一連の前提条件を満たさなければならない。すなわち、例えばバナジルホスフェ
ートの形成に必要とされるリン化合物と反応してはならない。さらに、沸点は、
望ましいバナジルホスフェートの形成が観察される範囲内で変動しなければなら
ない。一般に公知のように、反応温度は触媒形成の速度に著しく影響をおよぼす
。反応は大抵の場合、沸騰している溶剤中で実施されるので、したがって、溶剤
の沸点も重要な役割を果たす。さらに、溶剤は反応生成物の形態学、および部分
的にはむしろ形成される相に著しい影響を有している (ドイ(Doi),T.ミヤ
ケ(Miyake),T.:Applied Catal. A. General 164 (1997), 141〜148)
[0004] The production of precursors is possible both in aqueous media and in organic media. In industrial technology, the method in an organic solvent is preferably used. In this case, isobutanol (2-methyl-propan-1-ol) is effective as a solvent or reaction medium. Catalysts made in aqueous media have distinctly less activity and selectivity, unlike catalysts made in organic media. This difference is due to the low specific surface area of the catalyst produced by the aqueous method. Furthermore, the use of organic solvents has the processing technical advantage inevitably in the form of easier separation of the formed precursor from the reaction mixture, since the product is insoluble in the solvent. Solvents must meet a series of prerequisites. That is, it must not react with, for example, the phosphorus compounds required for the formation of vanadyl phosphate. Furthermore, the boiling point is
It must vary within the range where the formation of the desired vanadyl phosphate is observed. As is generally known, reaction temperature significantly affects the rate of catalyst formation. Since the reaction is usually carried out in a boiling solvent, the boiling point of the solvent also plays an important role. In addition, solvents have a significant effect on the morphology of the reaction products and, in part, rather on the phases formed (Doi, T. Miyake, T .: Applied Catal. General 164 (1997), 141-148)
.

【0005】 バナジウム含有出発物質としては、一般に五酸化バナジウムが使用される。リ
ン化合物としては、一般にリン酸が使用される。バナジウムは酸化段階IVの目
的化合物中に存在するので、適当な還元剤を用いた還元が必要とされる。このた
めに、多数の化合物が記載されている。すなわち、例えばガス状のHCl、シュ
ウ酸、ベンジルアルコール、イソブタノール、ヒドラジンあるいはまた多数の他
の還元剤が使用される。この場合、還元剤の性質は、反応にとって二次的な役割
を果たしている。
As a vanadium-containing starting material, vanadium pentoxide is generally used. Phosphoric acid is generally used as the phosphorus compound. Since vanadium is present in the target compound of oxidation stage IV, reduction with a suitable reducing agent is required. For this purpose, a number of compounds have been described. That is, for example, gaseous HCl, oxalic acid, benzyl alcohol, isobutanol, hydrazine or many other reducing agents are used. In this case, the nature of the reducing agent plays a secondary role in the reaction.

【0006】 米国特許第4132670号明細書には、バナジルホスフェート触媒の製造法
が記載されている。この場合、五酸化バナジウムはアルコール、有利にはイソブ
タノール中でバナジン−(IV)−化合物に変換される。この場合、バナジウム
(V)からバナジウム(IV)への還元は、使用される溶剤によって生じる。引
続き、濃縮されたバナジウムホスフェートのHPOを用いて先駆物質が製造
される。この場合、先駆物質を製造する際の反応混合物の含水量は、重要なパラ
メーターとして記載される。この場合、少ない反応混合物含水量が推奨される。
[0006] US Pat. No. 4,132,670 describes a process for preparing vanadyl phosphate catalysts. In this case, vanadium pentoxide is converted to the vanadin- (IV) compound in an alcohol, preferably isobutanol. In this case, the reduction of vanadium (V) to vanadium (IV) takes place depending on the solvent used. Subsequently, the precursor is produced using concentrated vanadium phosphate H 3 PO 4 . In this case, the water content of the reaction mixture in producing the precursor is described as an important parameter. In this case, a low reaction mixture water content is recommended.

【0007】 米国特許第4382876号明細書の記載からは、バナジウム−(V)−化合
物が溶剤としてのイソブタノール中に装入され、かつHPOが還元剤として
少量で添加されることによる、触媒の製造法が公知である。この場合、バナジウ
ム−(V)−化合物のバナジウム−(IV)への還元は、本発明によれば、第三
アルコールと亜リン酸とからなる組み合わされた還元剤から生じる。この方法で
生じる水は、溶剤と一緒に数回、非連続的に留去される。この処理法からは、反
応バッチ中に繰返し大量の水が形成され、この水は一定の時間後に初めて留去さ
れるという欠点が生じる。したがって、常に少ない含水量を維持することができ
ず、このことは後の触媒の劣悪な性能につながる。
From the description of US Pat. No. 4,382,876, the vanadium- (V) -compound is charged in isobutanol as solvent and H 3 PO 4 is added in small amounts as reducing agent. A method for producing a catalyst is known. In this case, the reduction of the vanadium- (V) -compound to vanadium- (IV) results according to the invention from a combined reducing agent consisting of a tertiary alcohol and phosphorous acid. The water formed in this way is distilled off discontinuously several times with the solvent. This process has the disadvantage that large amounts of water are repeatedly formed in the reaction batch, and this water is only distilled off after a certain time. Therefore, a low water content cannot always be maintained, which leads to poor performance of the later catalyst.

【0008】 国際公開番号WO−A95/29006号の記載からは、同様にバナジルホス
フェート触媒の製造法が公知である。この場合も、バナジウム−(V)−化合物
とリン酸とがイソブタノール中で反応させられる。含水量を制御するため、この
方法の場合、反応混合物に高濃縮リン酸を添加することによって、形成された反
応水が阻止される。この場合、反応混合物の全含水量は、使用されたリン化合物
(HPO85%、HPO100%、HPOまたはポリリン酸106
%)および反応の際に(バナジウム(V)化合物からバナジウム(IV)化合物
への還元によって)形成された水によって決定される。この方法の大きな欠点は
、高い費用、濃縮されたリン酸およびポリリン酸を用いた取り扱いの難しさであ
る。
From the description of WO-A95 / 29006, a process for preparing vanadyl phosphate catalysts is likewise known. Also in this case, the vanadium- (V) -compound and phosphoric acid are reacted in isobutanol. In order to control the water content, the reaction water formed is prevented in this process by adding highly concentrated phosphoric acid to the reaction mixture. In this case, the total water content of the reaction mixture depends on the phosphorus compounds used (H 3 PO 4 85%, H 3 PO 4 100%, H 3 PO 4 or polyphosphoric acid 106
%) And the water formed during the reaction (by reduction of the vanadium (V) compound to the vanadium (IV) compound). The major disadvantages of this method are the high cost and the difficulty in handling with concentrated phosphoric and polyphosphoric acids.

【0009】 所望のバナジルホスフェートへの出発物質の変換は、基本的に種々の方法で行
うことができる: 1.バナジウム(IV)へのバナジウム(V)−化合物の還元、バナジル(IV
)ホスフェートにするための引続くリン化合物との反応、 2.相応するバナジウム(V)ホスフェートにするためのバナジウム(V)−化
合物とリン化合物との反応、引続く、バナジル(IV)ホスフェートへの還元、
または 3.リン化合物を用いた反応によるバナジル(IV)ホスフェートへの平行する
還元および変換。
The conversion of the starting material to the desired vanadyl phosphate can be carried out in basically different ways: Reduction of vanadium (V) -compound to vanadium (IV), vanadyl (IV
1.) subsequent reaction with a phosphorus compound to make phosphate; Reaction of a vanadium (V) -compound with a phosphorus compound to give the corresponding vanadium (V) phosphate, followed by reduction to vanadyl (IV) phosphate,
Or 3. Parallel reduction and conversion to vanadyl (IV) phosphate by reaction with phosphorus compounds.

【0010】 反応の終了後、懸濁液中または溶液中に存在するバナジルホスフェートは、適
当な方法、例えば濾過または蒸発濃縮によって、反応混合物から分離され、乾燥
され、もう一つの工程、いわゆるか焼、あるいはまた活性化において、活性触媒
にされる。固定床反応器中での使用のための成形は、か焼の前あるいは後に、例
えば錠剤化または押出によって行われる。成形のもう一つの方法は、殻触媒の製
造にあり、例えば殻触媒は他のプロセス、例えばo−キシロールまたはナフタリ
ンからの無水フタル酸の合成の場合にも使用される。
After the end of the reaction, the vanadyl phosphate present in the suspension or in the solution is separated from the reaction mixture by a suitable method, for example by filtration or evaporation, dried and dried in another step, the so-called calcination. Alternatively, the catalyst is activated in the activation. Shaping for use in a fixed-bed reactor is performed before or after calcination, for example by tableting or extrusion. Another method of shaping lies in the production of shell catalysts, for example shell catalysts are also used in other processes, for example in the synthesis of phthalic anhydride from o-xylol or naphthalene.

【0011】 先駆物質のか焼、すなわち本来の触媒への変換は、無水マレイン酸へのC
炭化水素の変換が実施される外部ならびに反応器中(現場)で行うことができる
[0011] The calcination of the precursor, ie the conversion to the original catalyst, is accomplished by converting C 4- to maleic anhydride.
It can be carried out externally where the conversion of the hydrocarbons is carried out as well as in the reactor (on site).

【0012】 米国特許第4382876号明細書の記載からは、第1工程で得られた先駆物
質が、第2工程において反応器自体の中で本来の触媒に変換されることによる方
法が公知である。この場合、先駆物質は、活性化のため、毎分1℃未満の勾配で
加熱され、触媒内のホットスポットを回避する。その際、現場でのか焼はC
炭化水素および空気の存在下に行われるが、この場合、450℃〜510℃の温
度になるまで加熱される。この温度が約12〜72時間保たれた後、ゆっくりと
再度冷却される。
From the description of US Pat. No. 4,382,876, a process is known in which the precursor obtained in the first step is converted in the second step into the actual catalyst in the reactor itself. . In this case, the precursor is heated with a gradient of less than 1 ° C. per minute for activation, avoiding hot spots in the catalyst. At that time, calcination in the field C 4 -
It is carried out in the presence of hydrocarbons and air, in which case it is heated to a temperature between 450 ° C and 510 ° C. After this temperature is maintained for about 12 to 72 hours, it is slowly cooled again.

【0013】 この方法の大きな欠点は、触媒の最終的な作業能力が、数百時間後に初めて達
成されることである。
A major disadvantage of this process is that the final working capacity of the catalyst is only achieved after a few hundred hours.

【0014】 前記のか焼プロセスとともに、外部形成も公知である。国際公開番号WO−A
95/29006号には、先駆物質を空気、水蒸気と不活性ガスとからなる雰囲
気中で変換させることによる、か焼法が記載されている。この場合、先駆物質は
毎分1℃未満の加熱率で数段階でゆっくり、350℃〜550℃の温度に加熱さ
れる。この温度は、2〜8時間保たれ、この場合、+4.5未満のバナジウムの
平均酸化段階が生じる。米国特許第5185455号A明細書の記載からは、同
様の外部か焼の方法が公知である。この場合、錠剤化された先駆物質は定義され
たガス雰囲気下に、段階的に425℃の温度になるまで加熱され(勾配250℃
まで第1温度)、かつこの温度で6時間の間放置される。この場合、後の作業能
力に関連してか焼ガスの酸素含量および含水量が重要な役割を果たしている。
[0014] Along with the calcination process described above, external formation is also known. International Publication Number WO-A
No. 95/29006 describes a calcination method by converting a precursor in an atmosphere consisting of air, water vapor and an inert gas. In this case, the precursor is slowly heated in several steps at a heating rate of less than 1 ° C. per minute to a temperature of 350 ° C. to 550 ° C. This temperature is maintained for 2-8 hours, in which case an average oxidation step of vanadium of less than +4.5 occurs. A similar method of external calcination is known from the description of US Pat. No. 5,185,455 A. In this case, the tableted precursor is heated stepwise under a defined gas atmosphere to a temperature of 425 ° C. (gradient 250 ° C.).
Until the first temperature) and at this temperature for 6 hours. In this case, the oxygen content and the water content of the calcining gas play an important role in relation to the subsequent working capacity.

【0015】 これらの方法には、一方で、現場でのか焼の場合のように、触媒が完全に形成
されるまで数週間にわたってわずかな収量によって反応器を遮断することがない
ので、経済的な利点がある。他方では、外部か焼の際、先駆物質をより少ない部
分量で形成させることができ、これにより、絶えず品質管理が可能になり、それ
によって、触媒装入量全体が損失の危険にさらされることはない。外部か焼によ
って、活性触媒のための先駆物質の最適な形成に必要とされる条件(例えば酸素
含量および温度)は、より均一かつ良好に保証されることができる。これに反し
て、固定床反応器中での現場のか焼は、反応器もしくは反応器の管の長さにわた
って、触媒の不均一な変換をもたらす。
These methods, on the other hand, are economical because they do not shut down the reactor with small yields over several weeks until the catalyst is completely formed, as in the case of in-situ calcination. There are advantages. On the other hand, during external calcination, precursors can be formed in smaller fractions, which allows for continuous quality control, thereby putting the entire catalyst charge at risk of loss. There is no. By external calcination, the conditions (eg oxygen content and temperature) required for optimal formation of the precursor for the active catalyst can be assured more uniformly and better. In contrast, in-situ calcination in a fixed-bed reactor results in a non-uniform conversion of the catalyst over the length of the reactor or reactor tubes.

【0016】 一般に外部か焼の際には、先駆物質は、大抵場合、定義されたガス雰囲気下(
酸素、不活性ガスおよび水蒸気からなるガス混合物)および正確に固定された温
度プログラム下に反応させられる。この方法で形成された触媒は、現場でか焼さ
れた触媒と異なって、直ちに完全な作業能力を示す。酸素含量(バナジウムの平
均酸化段階の制御)、炉内雰囲気中での水濃度および温度プログラムのパラメー
ター(温度勾配の急傾斜性、最終温度および滞留時間)は、得られた触媒の作業
能力に影響を及ぼす重要な影響尺度である。
In general, during external calcination, the precursors are usually in a defined gas atmosphere (
(A gas mixture consisting of oxygen, inert gas and water vapor) and a precisely fixed temperature program. Catalysts formed in this way immediately show full working capacity, unlike catalysts calcined in situ. The oxygen content (control of the average oxidation stage of vanadium), the water concentration in the furnace atmosphere and the parameters of the temperature program (steepness of the temperature gradient, final temperature and residence time) influence the working capacity of the obtained catalyst. Is an important measure of impact.

【0017】 触媒の触媒的性質を制御するため、米国特許第4132670号A明細書、欧
州特許出願公開第0458541号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第3
018849号(米国特許第4251390号A)明細書、国際公開番号WO−
A93/01155号、米国特許第528880号A明細書中には、著しく異な
った濃度での、促進剤またはドーピング物質としての多数の化合物の添加が推奨
されている。この場合、例えば元素Mo、Zn、Fe、Co、Li、Ce、Zr
、U、BiおよびCrの化合物が使用され、この場合、バナジウム:促進剤元素
の原子数比は、1:0.2〜0.001の範囲内で記載されている。この場合、
促進剤の添加は製造処理の種々の時点で行われてよい。先駆物質への変換の間に
添加が行われるような技術(先駆物質で中の促進剤の均一な分布)、ひいては予
め合成された先駆物質が表面的に促進剤が施されるような含浸法が使用される。
[0017] In order to control the catalytic properties of the catalyst, US Pat. No. 4,132,670 A, EP 0 458 541 A1 and German Offenlegungsschrift 3
018849 (U.S. Pat. No. 4,251,390 A), International Publication No. WO-
A93 / 01155, U.S. Pat. No. 528,880 A recommends the addition of a large number of compounds as accelerators or doping substances at significantly different concentrations. In this case, for example, the elements Mo, Zn, Fe, Co, Li, Ce, Zr
, U, Bi and Cr are used, in which case the atomic ratio of vanadium: promoter element is described in the range from 1: 0.2 to 0.001. in this case,
The addition of the accelerator may take place at various points in the manufacturing process. Techniques in which the addition takes place during the conversion to the precursor (uniform distribution of the accelerator in the precursor), and thus an impregnation method in which the pre-synthesized precursor is superficially applied with the accelerator. Is used.

【0018】 形成される触媒の構造を制御するため、欧州特許出願公開第0151912号
明細書中には、アルコール変性性界面活性物質、例えばHI、SOまたは発煙
硫酸の使用が記載されている。
[0018] To control the structure of the catalyst formed, European Patent Application Publication No. in 0,151,912 Pat, alcohol-modified soluble surface active substances such as HI, the use of SO 2 or oleum is described.

【0019】 促進剤の使用とともに、触媒活性を制御するための不活性材料の混和も記載さ
れている。不活性添加物質としては、例えばSiO、TiOおよび炭化ケイ
素が記載されている。これらの物質の添加は、一般に先駆物質の合成の終了後及
び触媒の形成前に行われる。
With the use of promoters, the incorporation of inert materials to control catalytic activity has also been described. As the inert additive, for example, SiO 2 , TiO 2 and silicon carbide are described. The addition of these substances generally takes place after the end of the synthesis of the precursors and before the formation of the catalyst.

【0020】 さらに、最近では使用される触媒成形体の細孔構造を制御する添加剤の使用も
記載されている。この場合、成形前の乾燥した先駆物質に、例えば一定量の高ア
ルカン酸が添加される。付加的なプロセス段階では、これらの物質は形成後、最
終的には再び成形体から除去され、それによって定義された細孔構造を達成する
ことができる。
[0020] Furthermore, recently, the use of additives for controlling the pore structure of the molded catalyst used has been described. In this case, for example, a certain amount of high alkanoic acid is added to the dried precursor before molding. In an additional process step, these substances, after formation, can eventually be removed again from the shaped body, thereby achieving the defined pore structure.

【0021】 記載された無水マレイン酸合成のための触媒の製造法は、全て一連の欠点を有
する。すなわち、例えば塩化水素ガスを用いたバナジウムVの還元によって、装
置内にで腐食が増大している。生じる塩素排ガスおよび塩化物廃棄物は、高い費
用で廃棄処分されなければならないし、部分的に先駆物質を汚染してしまう。も
う1つの欠点は、反応に起因して生じる大量の水と結び付いている。反応混合物
から水を除去するための公知技術水準で記載された方法は、後の触媒の性能を劣
化させるか、あるいは高価な費用および出費で、例えばポリリン酸を用いてのみ
実施可能である。
The described processes for preparing catalysts for the synthesis of maleic anhydride all have a series of disadvantages. That is, corrosion is increasing in the apparatus due to reduction of vanadium V using, for example, hydrogen chloride gas. The resulting chlorine offgas and chloride waste must be disposed of at high cost and partially contaminate the precursor. Another disadvantage is associated with the large amount of water that results from the reaction. The processes described in the prior art for removing water from the reaction mixture degrade the performance of the subsequent catalysts or can be carried out at high cost and expense, for example only with polyphosphoric acid.

【0022】 したがって、前述の欠点を排除した、気相酸化による無水マレイン酸の合成の
ための触媒製造法を記載するという課題が課された。
[0022] Therefore, the task was presented of describing a method for preparing a catalyst for the synthesis of maleic anhydride by gas-phase oxidation, which eliminates the disadvantages mentioned above.

【0023】 本発明の対象は、バナジウム(V)−化合物と、亜リン酸とリン酸とからなる
混合物とを溶剤混合物中で反応させることにより、バナジルホスフェートを基礎
とする飽和および/または不飽和のC−炭化水素を酸化することによって、無
水マレイン酸を合成するための触媒を製造する方法であり、この場合、HPO /HPO−比は1:1〜1:2.5であり、溶剤として、イソブタノール
、一官能性アルコールおよび多官能性アルコール、アミン、有機リン酸塩、有機
亜リン酸塩および有機ホスホネートを含む群からの構造形成剤、アルキル芳香族
化合物およびシクロアルカンを含む群からの連行剤からなる混合物を使用するが
、その際、バナジウムと構造形成剤とのモル比が10:1〜100:1の範囲内
であり、連行剤を有する反応水を沸点温度で連続的に留去し、こうして得られた
先駆物質を引続きか焼させることによって特徴付けられる。
The object of the present invention is to react a vanadium (V) -compound with a mixture of phosphorous acid and phosphoric acid in a solvent mixture, so that a saturated and / or unsaturated vanadyl phosphate-based compound is obtained. Is a method for producing a catalyst for synthesizing maleic anhydride by oxidizing C 4 -hydrocarbons, wherein the ratio of H 3 PO 3 / H 3 PO 4 − is 1: 1 to 1: 2. And as a solvent a structure-forming agent from the group comprising isobutanol, mono- and polyfunctional alcohols, amines, organic phosphates, organic phosphites and organic phosphonates, alkyl aromatic compounds and A mixture of entrainers from the group comprising cycloalkanes is used, the molar ratio of vanadium to structure former being in the range from 10: 1 to 100: 1. There, characterized by the water of reaction with entraining agent continuously distilled off at boiling temperature, subsequently to calcining precursor thus obtained.

【0024】 バナジウム−(V)−化合物は、バナジルホスフェートの構造に影響を及ぼす
薬剤、例えばベンジルアルコール、イソブタノール、および形成および/または
添加された水の除去を可能にする助剤(例えば“連行剤”)からなる混合物中で
懸濁される。懸濁液は加熱され、かつ沸点到達後、亜リン酸とリン酸とからなる
混合物が添加される。バナジウム−(V)−化合物としては、好ましくは五酸化
バナジウムが使用される。また他のバナジウム−(V)−化合物、例えばそのオ
キシ塩化物を使用することもできる。
The vanadium- (V) -compounds are agents which influence the structure of vanadyl phosphate, such as benzyl alcohol, isobutanol, and auxiliaries which allow the removal of formed and / or added water (for example “entrainment” Agent)). The suspension is heated and, after reaching the boiling point, a mixture of phosphorous acid and phosphoric acid is added. As the vanadium- (V) -compound, vanadium pentoxide is preferably used. It is also possible to use other vanadium- (V) -compounds, for example their oxychlorides.

【0025】 リン成分としては、亜リン酸およびリン酸が使用される。亜リン酸は、バナジ
ウム(V)の還元剤として、ならびにリン源として使用される。この場合、もう
一つの還元剤の使用は不用にされる。亜リン酸は、好ましくは混合物を製造する
ために固体の形で使用されるが、あるいはまた溶液として使用してもよい。好ま
しくは85〜100質量%、特に好ましくは85質量%を有するリン酸である。
リン酸混合物は、場合によっては軽く加熱しながら、亜リン酸をリン酸中で溶解
することによって製造される。HPO/HPOからなる混合物は、1:
1〜1:2.5、好ましくは1:1.5〜1:2.0のモル混合比を有する。
As the phosphorus component, phosphorous acid and phosphoric acid are used. Phosphorous acid is used as a reducing agent for vanadium (V) as well as a phosphorus source. In this case, the use of another reducing agent is dispensed with. Phosphorous acid is preferably used in solid form to produce a mixture, but may also be used as a solution. Phosphoric acid having preferably 85 to 100% by weight, particularly preferably 85% by weight.
The phosphoric acid mixture is made by dissolving phosphorous acid in phosphoric acid, optionally with gentle heating. The mixture consisting of H 3 PO 3 / H 3 PO 4 comprises:
It has a molar mixing ratio of 1-1: 2.5, preferably 1: 1.5-1: 2.0.

【0026】 使用されるバナジウム量とリン量のバナジウム:リン原子数比は、1:0.9
〜1:2.0の範囲内である。こうして得られたバナジウム−リン−化合物は、
3.85〜4.3の平均バナジウム酸化段階を有し、この場合、単離された化合
物中のバナジウム−リン−モル比は、1:0.9〜1:1.1の範囲内である。
The vanadium: phosphorus atom ratio of the amounts of vanadium and phosphorus used is 1: 0.9.
1 : 1: 2.0. The vanadium-phosphorus compound thus obtained is
It has an average vanadium oxidation step of 3.85 to 4.3, in which case the vanadium-phosphorus-molar ratio in the isolated compound is in the range from 1: 0.9 to 1: 1.1. .

【0027】 亜リン酸とリン酸とからなる混合物の添加は、五酸化バナジウム/溶剤−懸濁
液の沸点到達直後に行われる。他の特許明細書中に記載されているような“予備
還元時間”は、使用されない。
The addition of the mixture consisting of phosphorous acid and phosphoric acid takes place shortly after the boiling point of the vanadium pentoxide / solvent suspension has been reached. "Pre-reduction time" as described in other patent specifications is not used.

【0028】 リン成分の添加終了後、反応バッチは、4〜24時間、好ましくは12〜20
時間の間、還流条件下に保たれる。
After the addition of the phosphorus component, the reaction batch is allowed to react for 4 to 24 hours, preferably 12 to 20 hours.
It is kept under reflux conditions for a period of time.

【0029】 反応が実施される溶剤としては、イソブタノール(2−メチル−プロパン−1
−オール)が使用される。しかし、約100℃の沸点を有する他の不活性溶剤、
例えばトルオールを使用することもできる。特許請求された方法の決定的な点は
、構造変性された薬剤の添加が、専ら少ない量で必要とされる点である。
As a solvent in which the reaction is carried out, isobutanol (2-methyl-propane-1)
-All) is used. However, other inert solvents having a boiling point of about 100 ° C.,
For example, toluene can be used. The decisive point of the claimed method is that the addition of structurally modified drugs is required exclusively in small amounts.

【0030】 構造変性剤としては、次の化合物種を使用することができる:一官能性アルコ
ールおよび多官能性アルコール、例えばエタンジオール、プロパン−1,3−ジ
オール、n−ヘキサノール、ジフェニルメタノール、好ましくはベンジルアルコ
ールおよびα−ω−アルカンジオール、一官能性アミンおよび多官能性アミン、
例えばn−プロピルアミン、イソブチルアミン、エチレンジアミン、好ましくは
n−デシルアミンおよびプロピレンジアミン、有機リン酸塩、例えばブチルホス
フェート、ジブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、好ましくはトリブ
チルホスフェート、亜リン酸塩またはホスホネート、例えばメチルホスホン酸、
亜リン酸トリメチル、ジブチルホスホン酸、好ましくは亜リン酸トリブチル、ひ
いてはそれらの混合物。これらの化合物はその化学構造に基づき、先駆物質の層
構造体中に組み込まれ(挿入され)てもよく、すなわち材料の形態、すなわち形
成されたあれの種類および数に影響を及ぼすことができる。モル数に関しては、
構造変性剤と使用されるバナジウムとの割合は、0.1%〜10%である。わず
かな必要量は、本明細書中に記載される方法を、添加剤、殊にベンジルアルコー
ルの添加剤が、1:0.5〜1:1.0のバナジウム:添加剤のモル比である他
の製造法から明白に区別している。ここでこれらの添加された物質は、還元剤と
して使用され、この場合、構造変性する影響はわずかな量を使用する場合には記
載されていない(欧州特許出願公開第0151912号明細書)。
As structural modifiers, the following classes of compounds can be used: monofunctional and polyfunctional alcohols, such as ethanediol, propane-1,3-diol, n-hexanol, diphenylmethanol, preferably Is benzyl alcohol and α-ω-alkanediol, monofunctional and polyfunctional amines,
For example n-propylamine, isobutylamine, ethylenediamine, preferably n-decylamine and propylenediamine, organic phosphates such as butylphosphate, dibutylphosphate, trimethylphosphate, preferably tributylphosphate, phosphite or phosphonate, such as methylphosphonic acid ,
Trimethyl phosphite, dibutylphosphonic acid, preferably tributyl phosphite, and thus mixtures thereof. Based on their chemical structure, these compounds may be incorporated (intercalated) into the precursor layer structure, i.e. they can influence the form of the material, i.e. the type and number of that formed. Regarding the number of moles,
The ratio of the structure modifier to the vanadium used is between 0.1% and 10%. The small amount required is that the process described herein can be carried out in such a way that the additive, in particular the benzyl alcohol additive, has a vanadium: additive molar ratio of 1: 0.5 to 1: 1.0. It is clearly distinguished from other manufacturing methods. Here, these added substances are used as reducing agents, in which case the effect of structural modification is not described when only small amounts are used (EP-A-0151912).

【0031】 さらに反応混合物には、反応中に掲載される水が反応混合物から除去されるこ
とを可能にする、いわゆる“連行剤”が添加される。この場合、連行剤としては
一連の物質を使用することができる。一般には、それに加えて、水とごくわずか
に混合可能である非極性化合物、例えばアルキル芳香族化合物およびシクロアル
カンが使用される。好ましくは簡単な使用性に基づき、トルオール、キシロール
、シクロヘキサンおよびベンゾールが使用される。特に好ましくは連行剤として
のシクロヘキサンである。イソブタノールに添加される量は、使用される溶剤量
の5〜15容量%、好ましくは8〜12容量%の範囲内で変動する。
Furthermore, so-called “entrainers” are added to the reaction mixture, which allow the water introduced during the reaction to be removed from the reaction mixture. In this case, a series of substances can be used as entrainers. Generally, in addition, non-polar compounds are used which are only slightly miscible with water, such as alkylaromatics and cycloalkanes. Preferably, based on simple usability, toluene, xylol, cyclohexane and benzol are used. Particularly preferred is cyclohexane as an entraining agent. The amount added to the isobutanol varies within the range of 5 to 15% by volume, preferably 8 to 12% by volume of the amount of solvent used.

【0032】 反応混合物の沸騰の間に、溶剤、連行剤および生じた反応水からなる三元混合
物は、連続的に反応器から外部循環を介して導出される。この循環中で、三元共
沸混合物は、二相縮合物の分離、およびそれによって水に富んだ相の分離を可能
にする容器中へと導かれる。溶剤および連行剤からなる、水の貧化した混合物は
反応器に再び供給される。分離後、返送された混合物の残水量は、0.5容量%
未満である。この方法によって、反応混合物の含水量を常に0.5容量%未満に
保てることが保証されている。これは、できあがった触媒の選択率および変換率
に関する決定的な判定基準である。
During the boiling of the reaction mixture, a ternary mixture consisting of the solvent, the entrainer and the resulting water of reaction is continuously withdrawn from the reactor via an external circulation. In this circulation, the ternary azeotrope is led into a vessel which allows the separation of the two-phase condensate and thereby the separation of the water-rich phase. The depleted mixture of water, consisting of the solvent and the entrainer, is fed back into the reactor. After separation, the amount of residual water in the returned mixture is 0.5% by volume.
Is less than. This method ensures that the water content of the reaction mixture can always be kept below 0.5% by volume. This is a decisive criterion for the selectivity and conversion of the resulting catalyst.

【0033】 本発明による先駆物質の製造の際には、場合によっては触媒のドーピングを行
うこともできる。触媒のドーピングは、種々の方法で行うことができる。一方で
は、有機溶剤混合物に、元素Mo、Wo、Bi、Cr、Co、Ni、Fe、Li
、Ce、Zr、UおよびZn、好ましくはMo、Cr、Bi、Co、Zn、Li
およびCeの可溶性化合物の形の金属化合物を、バナジウム:ドーピング元素1
:0.1〜0.001の原子数比で添加することができる。もう1つの方法は、
反応終了後、乾燥もしくは分離直前に、形成された触媒前物質をドーピングする
ことにある。この場合も、ドーピング物質の均一な分布を達成するため、可溶性
化合物を使用しなければならない。可溶性化合物の例は、前記の金属の塩化物、
カルボネート、アセチルアセトネート、アセテートおよびニトレートである。
In the preparation of the precursors according to the invention, catalyst doping can optionally be carried out. Doping of the catalyst can be performed in various ways. On the one hand, the elements Mo, Wo, Bi, Cr, Co, Ni, Fe, Li
, Ce, Zr, U and Zn, preferably Mo, Cr, Bi, Co, Zn, Li
A metal compound in the form of a soluble compound of Ce and Ce with vanadium: doping element 1
: Can be added at an atomic ratio of 0.1 to 0.001. Another method is
After the completion of the reaction, immediately before drying or separation, the formed pre-catalyst substance is to be doped. Again, soluble compounds must be used to achieve a uniform distribution of the doping material. Examples of soluble compounds include chlorides of the above metals,
Carbonate, acetylacetonate, acetate and nitrate.

【0034】 還流時間の経過後、先駆物質の分離が行われる。これは濾過および引き続く乾
燥によって行うことができる。この場合、特に有利に、これは、取得された懸濁
液の噴霧乾燥法によって行うことができる。
After the elapse of the reflux time, the separation of the precursor takes place. This can be done by filtration and subsequent drying. In this case, it is particularly advantageous to do this by spray-drying the suspension obtained.

【0035】 先駆物質の乾燥後に、これは、殻触媒、流動化された触媒堆積物中のプロセス
のための触媒、または固定床反応器のための全接触触媒にするための後加工に、
直接使用することができる。しかし、このためには先駆物質を、それぞれの使用
分野にとって有利な形にすることが必要とされる。この形成は、例えば錠剤化、
凝集、押出または同様のプロセスによって行うことができる。成形プロセスの性
質およびそれから生じる触媒形および状態は、方法の応用可能性に影響をおよぼ
すものではない。成形のため、例えば粗製材料の成形可能性および流動性に影響
をおよぼす助剤を添加してもよい。助剤としては、例えばグラファイト、高アル
カン酸(例えばステアリン酸)、ポリエチレングリコールおよびケイ酸、または
これらの混合物が使用される。触媒体の形としては、例えば円筒、球およびリン
グが該当する。
After drying of the precursor, it can be converted to a shell catalyst, a catalyst for a process in a fluidized catalyst deposit, or a post-processing to a full contact catalyst for a fixed bed reactor,
Can be used directly. However, this requires that the precursors be in a form which is advantageous for the respective field of use. This formation can be, for example, tableting,
It can be done by agglomeration, extrusion or similar processes. The nature of the molding process and the resulting catalyst form and condition do not affect the applicability of the process. For molding, auxiliaries which influence the moldability and flowability of the crude material, for example, may be added. As auxiliaries, use is made, for example, of graphite, high alkanoic acids (eg stearic acid), polyethylene glycol and silicic acid, or mixtures thereof. Examples of the shape of the catalyst body include a cylinder, a sphere, and a ring.

【0036】 引続き、先駆物質は得られた形と無関係にか焼プロセスを施され、この場合、
該先駆物質は本来の触媒活性形にされる。この場合、か焼は反応器中(現場)な
らびに外部の工程で行うことができる。この場合、外部か焼は、方法の直後に完
全に使用可能である触媒を生じるので有利である。この場合、現場でか焼された
触媒の場合に観察されるような長い形成段階を不用である。
Subsequently, the precursor is subjected to a calcination process, irrespective of the form obtained,
The precursor is brought into its original catalytically active form. In this case, the calcination can be performed in the reactor (on site) as well as in an external step. In this case, external calcination is advantageous because it results in a catalyst which is completely usable immediately after the process. In this case, the long formation steps which are observed in the case of in-situ calcined catalysts are dispensed with.

【0037】 本明細書中に記載された方法の範囲内で実施されたか焼は、粉末または成形体
として乾燥された先駆物質を用いて、好ましくは次の方法で実施される: ガスの配量および時間的な温度制御のためのユニットが装備されている適当な
炉システム、例えば粉末の場合の流動層炉内または成形体の場合のキルン炉また
は管状炉内で、先駆物質が充填される。この場合、次に記載されたパラメーター
は、全触媒の外部か焼に関するものである: 1.か焼工程:不活性化 第1工程では、炉室の不活性化が、20〜100℃の範囲内の温度で不活性ガ
スの使用下に行われる。不活性ガスとしては好ましくは窒素が使用される。不活
性化に必要とされる時間および不活性ガスの量は、炉システム内で5容量%未満
の残留酸素含量が保証されるように算定されるべきである。
The calcination carried out within the scope of the process described here is carried out using the precursor dried as a powder or a compact, preferably in the following manner: Gas metering The precursor is charged in a suitable furnace system equipped with units for temperature control over time, for example in a fluidized bed furnace for powders or a kiln or tube furnace for shaped bodies. In this case, the parameters listed below relate to the external calcination of the whole catalyst: Calcination step: passivation In the first step, the passivation of the furnace chamber takes place at a temperature in the range from 20 to 100 ° C. using an inert gas. Nitrogen is preferably used as the inert gas. The time required for deactivation and the amount of inert gas should be calculated so that a residual oxygen content of less than 5% by volume in the furnace system is guaranteed.

【0038】 2.か焼工程:勾配1 次の工程では、炉システムは5容量%〜20容量%の酸素含量を有するガス混
合物を送り込まれる。次に、炉温度は5℃/分〜20℃/分(勾配1)の速度で
、150℃〜250℃(最終温度1)の温度に至るまで加熱される。場合によっ
てはこの温度は3時間までの間、一定に保つことができる。
[0038] 2. Calcination Step: Gradient 1 In the next step, the furnace system is fed with a gas mixture having an oxygen content of 5% to 20% by volume. The furnace temperature is then heated at a rate of 5C / min to 20C / min (gradient 1) to a temperature of 150C to 250C (final temperature 1). In some cases, this temperature can be kept constant for up to 3 hours.

【0039】 3.か焼工程:勾配2 最終温度1の到達および滞留時間の経過後、システムの加熱は勾配2で200
℃〜300℃の最終温度2に至るまで続行される。この場合、加熱速度は1℃/
分〜10℃/分であり、かつ炉システムに供給されるガス混合物は、酸素、水蒸
気および不活性ガスの成分から形成され、この場合、5容量%の酸素含量および
50容量%の含水量が達成される。最終温度に到達後、この工程の場合にも、3
時間までの滞留時間を挟むことができる。
[0039] 3. Calcination step: Gradient 2 After reaching final temperature 1 and elapse of the residence time, the heating of the system
Continue until a final temperature of 2 ° C. to 300 ° C. is reached. In this case, the heating rate is 1 ° C /
Min to 10 ° C./min and the gas mixture supplied to the furnace system is formed from components of oxygen, water vapor and an inert gas, wherein an oxygen content of 5% by volume and a water content of 50% by volume are obtained. Achieved. After the final temperature has been reached, in this case also 3
The residence time up to the time can be interposed.

【0040】 4.か焼工程:勾配3 最終温度2の到達および滞留時間の経過後、システムの加熱は勾配3で380
℃〜460℃の最終温度3に至るまで続行される。この場合、勾配2からの組成
物に相応するガス混合物が使用される。この場合、加熱速度は0.1℃/分〜3
℃/分である。この最終温度はガス組成物の保持下に、2時間〜8時間の間保た
れる。
[0040] 4. Calcination step: Gradient 3 After the end temperature 2 has been reached and the dwell time has elapsed, the system is heated to Gradient 3 at 380
Continue until a final temperature of 3 ° C. to 460 ° C. is reached. In this case, a gas mixture corresponding to the composition from gradient 2 is used. In this case, the heating rate is 0.1 ° C./min.
° C / min. This final temperature is maintained for between 2 and 8 hours while maintaining the gas composition.

【0041】 5.か焼工程:冷却相 第4か焼工程の終了後、炉システムは不活性ガス下に周囲温度に冷却される。
100℃の温度を下回った後、炉システムを開け、触媒を取り出すことができる
。触媒は密閉容器中に充填される。
[0041] 5. Calcination step: cooling phase After the end of the fourth calcination step, the furnace system is cooled to ambient temperature under inert gas.
After dropping below the temperature of 100 ° C., the furnace system can be opened and the catalyst removed. The catalyst is filled in a closed container.

【0042】 か焼の間の水蒸気の添加は、これが、触媒活性バナジルピロホスフェートへの
先駆物質の変換にプラスの影響をおよぼすので重要である。水蒸気なしで処理さ
れた試験体は、明らかに少ない触媒能を有する。酸素含有ガスとしては空気が好
ましい。個々のか焼工程に必要とされる酸素濃度は、好ましくは空気と不活性ガ
ス、好ましくは窒素とからなる混合物によって得ることができる。この場合、空
気、不活性ガスおよび水蒸気からなるガス混合物は、0.1〜0.5:0.1〜
0.5:0.0〜0.8の容量−混合比で使用できる。
The addition of steam during calcination is important because it positively affects the conversion of the precursor to catalytically active vanadyl pyrophosphate. Specimens treated without steam have clearly less catalytic activity. Air is preferred as the oxygen-containing gas. The oxygen concentration required for the individual calcination steps can preferably be obtained with a mixture of air and an inert gas, preferably nitrogen. In this case, the gas mixture consisting of air, inert gas and water vapor is 0.1-0.5: 0.1-
It can be used in a volume-mixing ratio of 0.5: 0.0 to 0.8.

【0043】 公知技術水準と比較して、ここで使用されるか焼法は使用したる温度勾配に関
連して明らかに異なる。か焼プロセスを時間的に短縮するため、150〜250
℃の温度になるまで、炉システムの加熱は比較記載に対して明らかに高められた
温度勾配を用いて行われる。本発明においては、1〜10℃/分の温度勾配が使
用される。この公知技術水準と比較して10倍までの加熱速度によって、比較可
能な方法と異なって時間が節約され、かつそれによってより経済的に運転される
か焼法が提供される。その上、ガス組成物に関連した差異は、個々のか焼相中に
ある。
As compared to the prior art, the calcination method used here is distinctly different in relation to the temperature gradient used. 150-250 to shorten the calcination process in time
Heating of the furnace system until a temperature of ° C. is carried out with a temperature gradient which is clearly increased with respect to the comparative description. In the present invention, a temperature gradient of 1 to 10 ° C./min is used. With a heating rate of up to 10 times compared to this state of the art, time is saved in comparison with comparable methods and thereby a more economically operated calcination method is provided. Moreover, the differences associated with the gas composition are in the individual calcination phases.

【0044】 次にMSA−触媒の製造法を例につき詳説する: 例1:MSA−触媒の本発明による製造 イソブタノール2500ml、シクロヘキサン250mlおよびベンジルアル
コール(構造変性剤として)16.2gからなる混合物中に、五酸化バナジウム
272.8gを攪拌器、温度計、滴下漏斗および水滴分離器を備えた4リットル
用フラスコ内で攪拌下に入れた。バッチを沸騰温度に加熱後、85%のリン酸2
25.7g中に亜リン酸90.4gの溶液を、滴下漏斗を介して2時間で添加し
た。リン酸混合物の添加と同時に、水滴分離器を介して酸混合物と一緒に入れた
水、もしくは反応によって形成された水を除去した。還流条件を、循環からの水
の同時排出の際に16時間にわたって維持した。この時間の間、反応混合物の色
はゆっくり、オレンジから緑になり、発光性の青になるまで変化する。還流時間
にわたって、水滴分離器によって水相97gを分離した。16時間の経過後、水
滴分離器を冷却に代え、かつ合計で溶剤約1700mlを留去した。こうして得
られた生成物(先駆物質)の乾燥を、真空乾燥箱中100〜150℃で行った。
先駆物質約550gが得られた。
The preparation of the MSA catalyst is now described in detail by way of example: Example 1: Preparation of the MSA catalyst according to the invention In a mixture consisting of 2500 ml of isobutanol, 250 ml of cyclohexane and 16.2 g of benzyl alcohol (as structural modifier). To this was added 272.8 g of vanadium pentoxide under stirring in a 4 liter flask equipped with a stirrer, thermometer, dropping funnel and water drop separator. After heating the batch to boiling temperature, 85% phosphoric acid 2
A solution of 90.4 g of phosphorous acid in 25.7 g was added via dropping funnel in 2 hours. Simultaneously with the addition of the phosphoric acid mixture, the water which had been entrained with the acid mixture, or formed by the reaction, was removed via a water drop separator. Reflux conditions were maintained for 16 hours upon simultaneous drainage of water from the circulation. During this time, the color of the reaction mixture slowly changes from orange to green and changes to luminescent blue. Over the reflux time, 97 g of aqueous phase was separated by a water drop separator. After 16 hours, the water drop separator was replaced by cooling and a total of about 1700 ml of solvent were distilled off. The product (precursor) thus obtained was dried at 100-150 ° C. in a vacuum drying box.
About 550 g of precursor were obtained.

【0045】 先駆物質材料を成形体になるまで後加工処理した。これに加えて乾燥した先駆
物質粉末250gに、グラファイト10gを添加し、かつ強力に混和した。添加
されたグラファイトは均一に物質中で分布されていなければならない。十分に混
和後、錠剤化機(型:フェッテ・エグザクタ(Fette Exakta)E1)を用いて、
5mmの直径および5mmの高さを有する円筒状プレス加工物を製造した。プレ
ス加工物の質量は約120mgであった。
The precursor material was post-processed to a compact. In addition, 10 g of graphite was added to 250 g of the dried precursor powder and mixed vigorously. The added graphite must be evenly distributed in the material. After thorough mixing, using a tableting machine (type: Fette Exakta E1),
A cylindrical press having a diameter of 5 mm and a height of 5 mm was produced. The mass of the pressed product was about 120 mg.

【0046】 成形体のか焼は、第1表中に記載した温度プログラムおよびガス量プログラム
により行った:
The calcination of the shaped bodies was carried out according to the temperature program and the gas volume program described in Table 1:

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】 MSA−触媒の触媒的性質の測定: 電気加熱した管状炉内で、石英管(内部直径:19mm)中に11cm長さの
試験すべき触媒の堆積物を製造した(堆積物容量:31.2ml)。触媒のはか
った量を記録した。反応温度の測定を可能にするため、付加的に堆積物中に熱電
対(Ni/CrNi)を配置した。空気およびブタンにガスを配量するため、ロ
タメーターもしくは質量流調節器(ブルックス社(Fa. Brooks)、型:585
80E)を使用した。試験には、0.83容量%のブタン濃度および1165h- のガス速度に相応する、600mln/分の空気量およびn−ブタン5ml
n/分を使用した。形成された無水マレイン酸を、水を満たした洗浄ビン中で公
知の時間にわたって受け集め、かつ指示薬としてフェノールフタレインを用いて
、0.1nのNaOHに対して滴定することにより三斜方晶系的に測定した。相
応する弁の切り替えによって、出発混合物ならびに排ガスを、縮合可能な含分の
除去後、フレームイオン化検出器(=FID、改造ガスクロマトグラフ ヒュー
レット−パッカード(Hewlett-Packard)HP5890II)を用いて分析し、
およびそれによって変換率を測定することができた。時間当たりの形成されたM
SA−量およびこの時間に使用されたブタン量から、収率、変換率および選択率
を計算した。
MSA—Measurement of the catalytic properties of the catalyst: An 11 cm long deposit of the catalyst to be tested was produced in a quartz tube (internal diameter: 19 mm) in an electrically heated tubular furnace (deposit volume: 31.2 ml). The measured amount of catalyst was recorded. A thermocouple (Ni / CrNi) was additionally arranged in the sediment to enable the measurement of the reaction temperature. A rotameter or mass flow controller (Fa. Brooks, type: 585) for metering gas to air and butane
80E) was used. The test, 0.83% by volume of butane concentration and 1165H - corresponding to 1 gas velocity, 600Mln / min air amount and n- butane 5ml
n / min was used. The maleic anhydride formed is collected in a wash bottle filled with water over a known time and titrated against 0.1 n NaOH using phenolphthalein as indicator by triclinic system Was measured. By switching off the corresponding valves, the starting mixture as well as the exhaust gas are analyzed after removal of the condensable content using a flame ionization detector (= FID, modified gas chromatograph Hewlett-Packard HP5890II),
And thereby the conversion could be measured. M formed per hour
From the amount of SA and the amount of butane used during this time, the yield, conversion and selectivity were calculated.

【0049】 変換率、収率および選択率は、次の関係式から明らかである: 変換率:The conversion, yield and selectivity are evident from the following relation: Conversion:

【0050】[0050]

【数1】 (Equation 1)

【0051】 収率:Yield:

【0052】[0052]

【数2】 (Equation 2)

【0053】 選択率: S[%]=A/U 反応の際の容量変化は、数%の範囲内での変動であり、かつCOおよびCO とともに副生成物が専らわずかな量で形成されたので、収率計算を前記の化学方
程式により実施できた。
Selectivity: S [%] = A / U The change in volume during the reaction is a variation within a few percent, and by-products are formed in only small amounts with CO and CO 2. Therefore, the yield calculation could be performed by the above chemical equation.

【0054】 使用した記号の説明: U:変換率 A:収率 S:選択率 Int(in/out、X):入り口もしくは出口のFID−シグナルの強度 n(in/out):入り口もしくは出口の成分Xのモル数(モル) v(in,C):n−ブタンのガス流、モル/h=c(in,C)★v(i
n,合計)で、 c(in,C)=0.83容量%、v(in,合計)=27ミリモル/h=6
05mln/h t:反応時間、hで 場合により形成される副生成物および副生成物の濃縮物は、イオンクロマトグ
ラフィーを用いて洗浄水を分析することによって測定することができた。試験運
転の間、触媒温度が480℃を上回らないことに注意した。それというのも、そ
れ以外の場合には触媒の損傷が危惧されうるからであった。触媒を判定するため
、炉の温度を、最大収率を達成するまでの間、変動させた。最大収率の場合の温
度および変換率を、触媒の判定のため参考にした。
Description of symbols used: U: conversion A: yield S: selectivity Int (in / out, X): FID-signal intensity at entrance or exit n (in / out): entrance or exit V (in, C 4 ): n-butane gas flow, mol / h = c (in, C 4 ) ★ v (i)
n, total), c (in, C 4 ) = 0.83% by volume, v (in, total) = 27 mmol / h = 6
05 mln / ht: reaction time, h The by-products optionally formed and the by-product concentrates could be determined by analyzing the wash water using ion chromatography. It was noted that the catalyst temperature did not exceed 480 ° C. during the test run. Otherwise, damage to the catalyst could be feared. To determine the catalyst, the furnace temperature was varied until maximum yield was achieved. The temperature and conversion at the maximum yield were referenced for catalyst determination.

【0055】 例2(比較例):国際公開番号WO−A95/29006号によるMSA−触媒
の製造 攪拌器、温度計、還流冷却器および加熱器を備えた10リットル用4口フラス
コ内に、イソブタノール6480ml(=5196g)、ベンジルアルコール7
20ml(750g)からなる混合物を入れた。混合物に、攪拌下に五酸化バナ
ジウム670gを添加した。次に反応混合物を、還流するまで加熱し、かつこの
条件下に3時間維持した。引続き、混合物を沸騰温度未満の約20℃に冷却し、
次に106%の新たに製造されたリン酸816gを加えた。次に、こうして得ら
れた混合物を、新たに還流するまで加熱し、かつこの条件下に16時間維持した
。16時間の終了後、反応混合物を約50℃に冷却し、かつ濾過した。殻の中に
包まれ、かつ150℃で10時間、空気循環炉中で乾燥させた、発光性青色のフ
ィルターケーキが得られた。灰青色の触媒先駆物質粉末約1300gが得られた
Example 2 (Comparative): Preparation of MSA-catalyst according to International Publication No. WO-A95 / 29006 In a 10 liter 4-neck flask equipped with stirrer, thermometer, reflux condenser and heater, 6480 ml of butanol (= 5196 g), benzyl alcohol 7
A mixture consisting of 20 ml (750 g) was charged. 670 g of vanadium pentoxide were added to the mixture with stirring. The reaction mixture was then heated to reflux and maintained under these conditions for 3 hours. Subsequently, the mixture is cooled to about 20 ° C. below the boiling temperature,
Then 816 g of 106% of freshly produced phosphoric acid were added. The mixture thus obtained was then heated to fresh reflux and maintained under these conditions for 16 hours. After 16 hours, the reaction mixture was cooled to about 50 ° C. and filtered. A luminescent blue filter cake was obtained, which was wrapped in a shell and dried in an air-circulating oven at 150 ° C. for 10 hours. About 1300 g of a grey-blue catalyst precursor powder were obtained.

【0056】 乾燥した粉末を軽い圧力下に、65メッシュの篩を通して入れ、グラファイト
約4質量%を添加し、かつ円筒状の4★4mm大の錠剤に、錠剤化機(型:フェ
ッテ・エグザクタ(Fette Exakta)E1)を用いてプレスした。こうして得られ
た プレス加工物を、次の条件によりか焼した。
The dried powder is passed under a light pressure through a 65-mesh sieve, about 4% by weight of graphite is added, and a 4 * 4 mm-sized cylindrical tablet is put into a tableting machine (type: Fette Exacta). Fette Exakta) E1). The pressed product thus obtained was calcined under the following conditions.

【0057】 先駆物質錠剤100mlを、直径5cmを有するガラス管内で、管状炉中に入
れた。温度プログラムの開始前に、空気/窒素混合物としての5容量%の酸素含
量を有するガス混合物(160リットル/h)を炉に導通させた。次に炉システ
ムを、0.5℃/分の加熱率を用いて150℃の温度になるまで加熱した。15
0℃に達した後、ガス混合物の組成を変化させ、すなわち、空気25容量%、窒
素25容量%および水蒸気50容量%からなる組成を有するガス混合物が使用さ
れるという形態であった。次に温度をさらに420℃にまで上昇させ、かつ4時
間の間維持した。冷却後、触媒を例1に記載されたように触媒能に関して試験し
た。
[0057] 100 ml of the precursor tablets were placed in a tube furnace in a glass tube having a diameter of 5 cm. Prior to the start of the temperature program, a gas mixture having an oxygen content of 5% by volume as air / nitrogen mixture (160 l / h) was passed into the furnace. The furnace system was then heated using a heating rate of 0.5 ° C / min to a temperature of 150 ° C. Fifteen
After reaching 0 ° C., the composition of the gas mixture was changed, ie a gas mixture having a composition consisting of 25% by volume of air, 25% by volume of nitrogen and 50% by volume of steam was used. The temperature was then further raised to 420 ° C. and maintained for 4 hours. After cooling, the catalyst was tested for catalytic performance as described in Example 1.

【0058】 例3、(比較例):欧州特許出願公開第0036623号明細書(米国特許第4
382876号明細書)によるMSA−触媒の製造 イソブタノール2.8リットル中に、亜リン酸103.3gおよび85%のリ
ン酸352.8gを溶解した。得られた溶液中に五酸化バナジウム327.4g
を懸濁させ、かつ反応バッチを沸騰温度に加熱した。還流から、30〜60分で
縮合物約500mlを取り出した。引続き、バッチをさらに5時間還流条件下に
とどめた。周囲温度に冷却後、濾過し、かつ淡青色の反応生成物を130℃で1
2時間、真空中(25〜50hPa)で乾燥した。灰色の触媒前物質粉末約68
0gが得られた。次にこの粉末にグラファイト3質量%を添加し、直径5mmお
よび高さ5mmを有するプレス加工物にプレスした。
Example 3, Comparative Example: EP-A-0036623 (US Pat.
Preparation of MSA-catalyst according to 382876) 103.3 g of phosphorous acid and 352.8 g of 85% phosphoric acid were dissolved in 2.8 liters of isobutanol. 327.4 g of vanadium pentoxide in the resulting solution
Was suspended and the reaction batch was heated to boiling temperature. Approximately 500 ml of the condensate was withdrawn from the reflux in 30 to 60 minutes. Subsequently, the batch was kept under reflux conditions for a further 5 hours. After cooling to ambient temperature, it is filtered and the pale blue reaction product is
Dry for 2 hours in vacuo (25-50 hPa). About 68 gray pre-catalyst powders
0 g was obtained. Next, 3% by mass of graphite was added to this powder and pressed into a pressed product having a diameter of 5 mm and a height of 5 mm.

【0059】 先駆物質のか焼を、この方法で、現場、すなわちパイロット反応器中で次のよ
うに実施した:反応管に、触媒−先駆物質−錠剤を満たした(充填高さ:240
cm、内部直径:25mm)。引続き、触媒に空気500リットル/hを通し、
反応器を200℃に加熱した。さらに空気を通しながら、反応器の温度を26時
間で200℃から330℃へと上昇させた。330℃に達した際に、1.45容
量%の濃度を有するC−炭化水素からなるガス混合物(ブテン約70容量%、
n−ブタン30容量%)を、1700h−1のガス速度で触媒上に導いた。次に
、500℃のホットスポット温度が得られるまで、炉の温度を上昇させた。次に
、C−空気混合物を、同一濃度のブタン−空気−混合物によって代替させた。
ブタン−空気−混合物への転換の際に、ホットスポット温度は沈下し、その結果
、再度500℃のホットスポット温度が得られるまで、炉の温度の新たな調節が
必要とされた。この温度を24時間の間にわたって保ち、かつブタン−空気混合
物の維持下にガス速度を1700h- から2300h- に上昇させた。8〜1
4日間でさらに触媒の活性化が生じ、この場合、ブタンの変換率が90%を上回
らないことに注意しなければならなかった。変換率を炉の温度の調節によって調
整した。
The calcination of the precursor was carried out in this way in the field, ie in a pilot reactor, as follows: The reaction tube was filled with catalyst-precursor-tablet (fill height: 240
cm, internal diameter: 25 mm). Subsequently, 500 L / h of air was passed through the catalyst,
The reactor was heated to 200C. The reactor temperature was increased from 200 ° C. to 330 ° C. in 26 hours while passing more air. When reaching 330 ° C., a gas mixture consisting of C 4 -hydrocarbons having a concentration of 1.45% by volume (about 70% by volume of butene,
n-butane (30% by volume) at a gas velocity of 1700 h-1. Next, the furnace temperature was increased until a hot spot temperature of 500 ° C. was obtained. Then, C 4 - air mixture, the same concentration of butane - air - was replaced by the mixture.
Upon conversion to the butane-air-mixture, the hot spot temperature settled, requiring a new adjustment of the furnace temperature until a hot spot temperature of 500 ° C. was again obtained. The temperature was maintained over a period of 24 hours, and butane - was increased to 1 - under maintenance of the air mixture gas velocity 1700h - from 1 2300H. 8 to 1
In 4 days, further activation of the catalyst took place, in which case care had to be taken that the conversion of butane did not exceed 90%. The conversion was adjusted by adjusting the furnace temperature.

【0060】 前記の方法により形成された触媒を用いて、例1により実験室反応器中で比較
試験を実施した。
A comparative test was carried out in a laboratory reactor according to Example 1 using the catalyst formed by the method described above.

【0061】 例4:構造変性剤としてアミン使用下でのMSA−触媒の本発明による製造: 触媒の製造を例1中に記載された方法により行った。しかし、ベンジルアルコ
ールに代わって、1−アミノドデカン(バナジウム:アミノデカン 1:0.0
5)27.8gをイソブタノールとシクロヘキサンとからなる混合物に添加した
。加工処理を例1中に記載したように行った。
Example 4 Preparation of an MSA-Catalyst According to the Invention Using an Amine as a Structural Modifier The preparation of the catalyst was carried out according to the method described in Example 1. However, instead of benzyl alcohol, 1-aminododecane (vanadium: aminodecane 1: 0.0
5) 27.8 g were added to a mixture consisting of isobutanol and cyclohexane. Processing was performed as described in Example 1.

【0062】 例5:構造変性剤としてリン化合物使用下でのMSA−触媒の本発明による製造
: 触媒の製造を、例1中に記載した方法により行った。構造変性剤の添加を、こ
の場合は有利にリン酸混合物によって行った。この混合物に、亜リン酸トリブチ
ル37.5g(バナジウム:亜リン酸トリブチル=1:0.05)を添加し、か
つ例1中に記載したように反応混合物に添加した。加工処理を例1中に記載した
ように行った。
Example 5 Preparation of an MSA-Catalyst According to the Invention Using a Phosphorus Compound as a Structural Modifier The preparation of the catalyst was carried out by the method described in Example 1. The addition of the structure modifier is preferably effected in this case by means of a phosphoric acid mixture. To this mixture was added 37.5 g of tributyl phosphite (vanadium: tributyl phosphite = 1: 0.05) and to the reaction mixture as described in Example 1. Processing was performed as described in Example 1.

【0063】 例6:促進剤添加下でのMSA−触媒の本発明による製造 a)触媒の製造を、例1中に記載した方法により行った。促進剤として、この場
合、使用される溶剤混合物中に可溶性のコバルト化合物(例えばコバルトアセチ
ルアセトネート=Co(acac)2)を使用した。例1から得られる溶剤に、
1:0.02のバナジウム:Co−比に相応する、Co(acac)2(aca
c=ペンタン−2,4−ジオン、アセチルアセトン)15.43gを添加した。
残りの反応および加工処理を、例1中に記載したように行った。
Example 6 Preparation of an MSA-Catalyst According to the Invention with the Addition of a Promoter a) The preparation of the catalyst was carried out by the method described in Example 1. In this case, a cobalt compound soluble in the solvent mixture used (for example cobalt acetylacetonate = Co (acac) 2) was used as promoter. In the solvent obtained from Example 1,
Co (acac) 2 (aca) corresponding to a vanadium: Co- ratio of 1: 0.02.
15.43 g of c = pentane-2,4-dione, acetylacetone) were added.
The remaining reactions and processing were performed as described in Example 1.

【0064】 b)この例中には、形成された触媒前物質のドーピング物質を用いた含浸を記載
した。例1により触媒前物質の製造後、溶剤分離前の反応混合物に、乾燥後1:
0.02のバナジウム:Zn−比に相応するイソブタノール100ml中Zn(
acac)2 15.81gの溶液を添加した。混和後、反応混合物の加工処理
を乾燥法によって行った。さらに加工処理およびか焼を、例1中に記載したよう
に行った。
B) In this example, the impregnation of the formed precatalyst with a doping substance is described. After the preparation of the precatalyst material according to Example 1, the reaction mixture before the solvent separation, after drying 1:
Zn in 100 ml of isobutanol, corresponding to a vanadium: Zn ratio of 0.02 (
acac) 2 15.81 g of solution was added. After mixing, the reaction mixture was processed by a drying method. Further processing and calcination were performed as described in Example 1.

【0065】 方法1〜3によるMSA−触媒の比較試験: 試験すべき触媒を、方法1〜3中に記載した方法により製造した(形成もしくは
か焼を含む)。試験自体を、例1中に記載したように実験室反応器中で実施した
。この場合、炉システムの温度を、最大収率が得られるまで変動させた。(最大
収率の場合の)試験結果を、次の表中にまとめた:
Comparative testing of MSA-catalysts according to methods 1 to 3: The catalysts to be tested were prepared according to the methods described in methods 1 to 3 (including formation or calcination). The test itself was performed in a laboratory reactor as described in Example 1. In this case, the temperature of the furnace system was varied until maximum yield was obtained. The test results (for maximum yield) are summarized in the following table:

【0066】[0066]

【表2】 [Table 2]

【0067】 前記の表から、方法3と比較して、本明細書中に記載された製造法の優越が明
白に判明している。この場合、方法3と比較した優越は、一面では10℃低い炉
の温度での、6.5モル%高い収率に示される。同時に、最大収率の場合に約8
8%と比較的低い変換率は、また方法3により製造された触媒の低い活性をも示
している。
From the above table, the superiority of the process described herein compared to Method 3 is clearly evident. In this case, the superiority over method 3 is indicated, on the one hand, by a 6.5 mol% higher yield at a furnace temperature of 10 ° C. lower. At the same time, about 8 for maximum yield
The relatively low conversion of 8% also indicates the low activity of the catalyst prepared by Method 3.

【0068】 方法2に対しては、本発明による製造法1の利点は、特に著しくはない。しか
し、本発明による方法により製造された触媒の、1.4モル%高い収率が見いだ
された。この収率の差の意味は、そのような触媒による全過剰生産を、触媒充填
の費用を用いて比較する場合に、明らかになる。前記の規模での収率の差は、触
媒寿命内での触媒充填のための費用が、より高い収率によって経済的にされるこ
とをもたらす。
The advantage of the production method 1 according to the present invention over the method 2 is not particularly significant. However, a higher yield of 1.4 mol% of the catalyst prepared by the process according to the invention was found. The significance of this difference in yield becomes apparent when the total overproduction by such catalysts is compared using the cost of catalyst loading. The difference in yield on said scale results in the expense for catalyst loading within the catalyst life being made economic with higher yields.

【0069】 要約すると、この試験結果は、本願中に記載された製造法の明白な優越を示し
ている。付加的に、高濃縮されたポリホスホン酸(方法2による)を不用にする
こと、および還元剤としての亜リン酸の使用することによって、明白な取り扱い
の利点が生じる。ドーピング元素もしくは構造変性剤(’型板’)の使用によっ
て、触媒の活性は最大に要求に合わせられることができる。
In summary, the test results show a clear advantage of the manufacturing methods described herein. In addition, the elimination of highly concentrated polyphosphonic acid (according to method 2) and the use of phosphorous acid as reducing agent result in obvious handling advantages. Through the use of doping elements or structural modifiers ('templates'), the activity of the catalyst can be maximally tailored.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年11月16日(2000.11.16)[Submission date] November 16, 2000 (2000.11.16)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0023】 本発明の対象は、バナジウム(V)−化合物と、亜リン酸とリン酸とからなる
混合物とを溶剤混合物中で反応させることにより、バナジルホスフェートを基礎
とする飽和および/または不飽和のC−炭化水素を酸化することによって、無
水マレイン酸を合成するための触媒を製造する方法であり、この場合、HPO /HPO−モル比は1:1〜1:2.5であり、溶剤として、イソブタノ
ール、一官能性アルコールおよび多官能性アルコール、一官能性アミン0および
多官能性アミン、有機リン酸塩、有機亜リン酸塩および有機ホスホネートを含む
群からの構造形成剤、アルキル芳香族化合物およびシクロアルカンを含む群から
の連行剤からなる混合物を使用するが、その際、バナジウムと構造形成剤とのモ
ル比が10:1〜100:1の範囲内であり、連行剤を含有する反応水を沸点温
度で連続的に循環から除き、この場合、反応混合物の循環液の残留含水量及びこ
れから生じた残留含水量が0.5容量%未満であり、こうして得られた先駆物質
を引続きか焼させ、その際、3つの勾配からなる温度プログラムを使用し、この
場合、勾配を: → 勾配1:開始温度 50℃以下、加熱率5〜20℃/分、最終温度100〜
250℃、滞留時間0〜3時間、 → 勾配2:開始温度 勾配1の最終温度、加熱率1〜10℃/分、最終温度1
50〜300℃、滞留時間0〜3時間、 → 勾配3:開始温度 勾配2の最終温度、加熱率0.1〜3℃/分、最終温度
:380〜460℃、滞留時間2〜8時間 のように形成させ、 前記温度勾配の間で、空気、不活性ガスおよび水蒸気からなるガス混合物を、0
.1〜0.5:0.1〜0.5:0.0〜0.8の容量混合比で使用することに
よって特徴付けられる。
The object of the present invention is to react a vanadium (V) -compound with a mixture of phosphorous acid and phosphoric acid in a solvent mixture, so that a saturated and / or unsaturated vanadyl phosphate-based compound is obtained. Is a method for producing a catalyst for synthesizing maleic anhydride by oxidizing C 4 -hydrocarbons, wherein the molar ratio of H 3 PO 3 / H 3 PO 4 is from 1: 1 to 1: From the group comprising isobutanol, monofunctional and polyfunctional alcohols, monofunctional amines 0 and polyfunctional amines, organic phosphates, organic phosphites and organic phosphonates as solvents A mixture of entrainers from the group comprising the structure formers, alkylaromatics and cycloalkanes, wherein the moles of vanadium and structure former are used. Is within the range from 10: 1 to 100: 1, and the reaction water containing the entrainer is continuously removed from the circulation at the boiling point, in which case the residual water content of the circulating liquid of the reaction mixture and the residual water content resulting therefrom. The water content is less than 0.5% by volume and the precursor thus obtained is subsequently calcined, using a temperature program consisting of three gradients, in which case the gradients are: → Gradient 1: starting temperature 50 ° C or less, heating rate 5-20 ° C / min, final temperature 100-
250 ° C., residence time 0 to 3 hours, → Gradient 2: starting temperature Final temperature of gradient 1, heating rate 1 to 10 ° C./min, final temperature 1
50-300 ° C., residence time 0-3 hours, → Gradient 3: starting temperature Final temperature of gradient 2, heating rate 0.1-3 ° C./min, final temperature: 380-460 ° C., residence time 2-8 hours During the temperature gradient, a gas mixture consisting of air, inert gas and water vapor is
. It is characterized by using a volume mixing ratio of 1-0.5: 0.1-0.5: 0.0-0.8.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Zielstattstraβe 20,D −81379 Munchen,F.R.Ge rmany (72)発明者 ヨアヒム ロッツ ドイツ連邦共和国 ミュンヘン クリンガ ーシュトラーセ 44 (72)発明者 ハンス−ユルゲン エーベルレ ドイツ連邦共和国 ミュンヘン アルフレ ート−クービン−ヴェーク 44 Fターム(参考) 4C037 KB02 KB04 KB12 4G069 AA02 AA08 BA08A BA08B BA21C BB14A BB14B BC04A BC25A BC35A BC43A BC47A BC51A BC54A BC54B BC58A BC59A BC60A BC66A BC67A BC68A BE05C BE14C BE25C BE36C BE37C CB14 DA05 EA02X EA02Y FA01 FB30 FB61 FB66 FC02 FC03 FC07 FC08 FC10 4H039 CA65 CC90 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (71) Applicant Zielstattstraβe 20, D-81379 Munchen, F.C. R. Germain (72) Inventor Joachim Lotz Germany Klingerstrasse 44, Germany (72) Inventor Hans-Jürgen Eberle Germany Munich Alfred-Kubin-Weck 44 F-term (reference) 4C037 KB02 KB04 KB12 4G069 AA02 AA08 BA08A BA08B BA21C BB14A BB14B BC04A BC25A BC35A BC43A BC47A BC51A BC54A BC54B BC58A BC59A BC60A BC66A BC67A BC68A BE05C BE14C BE25C BE36C BE37C CB14 DA05 EA02X EA02Y FA01 FB30 FC65 FC02 FC65 FC02 FC06 FC02 FC02

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バナジウム(V)−化合物と、亜リン酸とリン酸とからなる
混合物とを溶剤混合物中で反応させることにより、バナジルホスフェートを基礎
とする飽和および/または不飽和のC−炭化水素を酸化することによって、無
水マレイン酸の合成のための触媒を製造する方法において、HPO/H
−比が1:1〜1:2.5であり、溶剤として、イソブタノール、一官能性
アルコールおよび多官能性アルコール、一官能性アミンおよび多官能性アミン、
有機リン酸塩、有機亜リン酸塩および有機ホスホネートを含む群からの構造形成
剤、アルキル芳香族化合物およびシクロアルカンを含む群からの連行剤からなる
混合物を使用し、この場合、バナジウムと構造形成剤とのモル比が10:1〜1
00:1の範囲内であり、連行剤を含有する反応水を沸点で連続的に留去し、こ
うして得られた先駆物質を引続きか焼させることを特徴とする、無水マレイン酸
の合成のための触媒の製造法。
1. The reaction of a vanadium (V) -compound with a mixture of phosphorous acid and phosphoric acid in a solvent mixture results in a saturated and / or unsaturated C 4- based on vanadyl phosphate. by oxidizing hydrocarbons, a process for the preparation of catalysts for the synthesis of maleic acid, H 3 PO 3 / H 3 P
The O 4 -ratio is from 1: 1 to 1: 2.5, and the solvent is isobutanol, monofunctional and polyfunctional alcohols, monofunctional and polyfunctional amines,
A mixture of a structure-forming agent from the group comprising organophosphates, organic phosphites and organic phosphonates, an entrainer from the group comprising alkylaromatics and cycloalkanes is used, in this case with vanadium and Molar ratio with the agent is 10: 1 to 1
For the synthesis of maleic anhydride, characterized in that the reaction water containing the entrainer is continuously distilled off at the boiling point and the precursor thus obtained is subsequently calcined. Method for producing catalyst.
【請求項2】 使用されるバナジウム量とリン量との間のバナジウム:リン
原子数比が1:0.9〜1:2.0の範囲内であり、こうして得られた化合物が
3.85〜4.3の平均バナジウム酸化段階を有し、この場合、単離された化合
物中のバナジウム−リン−モル比が1:0.9〜1:1.1の範囲内である、請
求項1記載の方法。
2. The vanadium: phosphorus atom ratio between the amounts of vanadium and phosphorus used is in the range from 1: 0.9 to 1: 2.0, and the compound thus obtained is 3.85. 2. An average vanadium oxidation step of .about.4.3, wherein the vanadium-phosphorus molar ratio in the isolated compound is in the range of 1: 0.9 to 1: 1.1. The described method.
【請求項3】 構造変性剤として、エタンジオール、プロパン−1,3−ジ
オール、n−ヘキサノール、ジフェニルメタノール、ベンジルアルコール、α−
ω−アルカンジオール、n−プロピルアミン、イソブチルアミン、エチレンジア
ミン、n−デシルアミン、プロピレンジアミン、ブチルホスフェート、ジブチル
ホスフェート、トリメチルホスフェート、トリブチルホスフェート、メチルホス
ホン酸、亜リン酸トリメチル、ジブチルホスホン酸および亜リン酸トリブチルを
含む群からの1つまたは複数の化合物を使用する、請求項1または2記載の方法
3. Structural modifiers such as ethanediol, propane-1,3-diol, n-hexanol, diphenylmethanol, benzyl alcohol, α-
ω-alkanediol, n-propylamine, isobutylamine, ethylenediamine, n-decylamine, propylenediamine, butylphosphate, dibutylphosphate, trimethylphosphate, tributylphosphate, methylphosphonic acid, trimethyl phosphite, dibutylphosphonic acid and tributyl phosphite 3. The method according to claim 1 or 2, wherein one or more compounds from the group comprising are used.
【請求項4】 連行剤として、トルオール、キシロール、シクロヘキサンお
よびベンゾールを含む群からの1つまたは複数の化合物を添加する、請求項1か
ら3までのいずれか1項記載の方法。
4. The process as claimed in claim 1, wherein one or more compounds from the group comprising toluene, xylol, cyclohexane and benzol are added as entrainers.
【請求項5】 反応の間、水を連続的に循環から除き、循環液の残留含水量
が0.5容量%未満である、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
5. The process as claimed in claim 1, wherein water is continuously removed from the circulation during the reaction and the residual water content of the circulating liquid is less than 0.5% by volume.
【請求項6】 反応混合物に、元素Mo、Wo、Bi、Cr、Co、Ni、
Fe、Li、Ce、Zr、UおよびZnの可溶性化合物の形の1つまたは複数の
ドーピング物質を、1:0.1〜0.001のバナジウム:ドーピング元素の原
子数比で添加する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
6. The reaction mixture contains the elements Mo, Wo, Bi, Cr, Co, Ni,
The one or more doping substances in the form of soluble compounds of Fe, Li, Ce, Zr, U and Zn are added in a vanadium: doping element atomic ratio of 1: 0.1 to 0.001. 6. The method according to any one of 1 to 5.
【請求項7】 得られた化合物に、乾燥後、1つまたは複数の助剤、好まし
くはグラファイトを供給し、かつ錠剤化、凝集、押出によって成形して適当な成
形体にする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
7. The compound obtained is, after drying, fed with one or more auxiliaries, preferably graphite, and shaped by tableting, agglomeration and extrusion into suitable shaped bodies. 7. The method according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 こうして得られた成形体を、適当なか焼法によって外部でま
たは現場で、定義されたガス濃度および温度条件下に、活性化合物へと変換させ
る、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
8. The process as claimed in claim 1, wherein the moldings obtained in this way are converted into the active compounds externally or in situ by a suitable calcination method under defined gas concentration and temperature conditions. Or the method of claim 1.
【請求項9】 外部か焼の場合、3つの勾配からなる温度プログラムを使用
し、この場合、勾配を: → 勾配1:開始温度 50℃以下、加熱率5〜20℃/分、最終温度100〜
250℃、滞留時間0〜3時間、 → 勾配2:開始温度 勾配1の最終温度、加熱率1〜10℃/分、最終温度1
50〜300℃、滞留時間0〜3時間、 → 勾配3:開始温度 勾配2の最終温度、加熱率0.1〜3℃/分、最終温度
:380〜460℃、滞留時間2〜8時間 のように形成させる、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
9. In the case of external calcination, a temperature program consisting of three gradients is used, in which the gradients are: → Gradient 1: starting temperature 50 ° C. or less, heating rate 5-20 ° C./min, final temperature 100. ~
250 ° C., residence time 0 to 3 hours, → Gradient 2: starting temperature Final temperature of gradient 1, heating rate 1 to 10 ° C./min, final temperature 1
50-300 ° C., residence time 0-3 hours, → Gradient 3: starting temperature Final temperature of gradient 2, heating rate 0.1-3 ° C./min, final temperature: 380-460 ° C., residence time 2-8 hours 9. A method according to any one of the preceding claims, wherein the method is formed as follows.
【請求項10】 温度勾配の間で、空気、不活性ガスおよび水蒸気からなる
ガス混合物を、0.1〜0.5:0.1〜0.5:0.0〜0.8の容量混合比
で使用する、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
10. A volumetric mixture of air, inert gas and water vapor of 0.1 to 0.5: 0.1 to 0.5: 0.0 to 0.8 during the temperature gradient. 10. The method according to claim 1, wherein the method is used in a ratio.
【請求項11】 温度プログラムの開始前に、不活性ガスを用いてか焼シス
テムを不活性化し、その結果、5容量%未満の酸素含量を達成させる、請求項1
から10までのいずれか1項記載の方法。
11. The method according to claim 1, wherein the calcination system is inerted with an inert gas before the start of the temperature program, so that an oxygen content of less than 5% by volume is achieved.
The method according to any one of claims 1 to 10.
【請求項12】 温度プログラムの終了後、不活性ガス雰囲気下にか焼シス
テムの100℃未満の温度への冷却を行う、請求項1から11までのいずれか1
項記載の方法。
12. The method according to claim 1, wherein after the completion of the temperature program, the calcination system is cooled to a temperature below 100 ° C. under an inert gas atmosphere.
The method described in the section.
【請求項13】 請求項1から12までのいずれか1項による方法により得
られる、C−炭化水素を無水マレイン酸にするための気相酸化のための触媒。
13. A catalyst for the gas-phase oxidation of C 4 -hydrocarbons to maleic anhydride, obtainable by the process according to claim 1.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60024760T2 (en) * 1999-11-10 2006-08-17 Tonen Chemical Corp. intercalation
DE10046072A1 (en) * 2000-09-15 2002-03-28 Basf Ag Catalyst precursor for the production of maleic anhydride
EP2781262B1 (en) * 2013-03-22 2020-05-27 Clariant International Ltd Removable protective coating for the receipt of a dust free catalyst
CN106749126B (en) * 2015-11-21 2019-05-21 中国石油化工股份有限公司 A kind of process of preparing cis-anhydride by n-butane oxidation
CN106000434A (en) * 2016-05-23 2016-10-12 刘阳 Maleic anhydride catalyst and preparation method thereof
US11289700B2 (en) 2016-06-28 2022-03-29 The Research Foundation For The State University Of New York KVOPO4 cathode for sodium ion batteries
WO2023165735A1 (en) * 2022-03-02 2023-09-07 Polynt S.P.A. Process for the transformation of a vanadium/phosphorus mixed oxide catalyst precursor into the active catalyst for the production of maleic anhydride
EP4357019A1 (en) * 2022-10-21 2024-04-24 Clariant International Ltd Vpo catalyst having improved selectivity and stability and method for the preparation thereof
CN115926168B (en) * 2022-11-29 2024-02-23 吉林大学 Polyarylethersulfone resin and preparation method thereof

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4132670A (en) 1974-11-06 1979-01-02 Chevron Research Company Method of preparing vanadium (IV) phosphate composition with high intrinsic surface area
US4043943A (en) * 1974-11-06 1977-08-23 Chevron Research Company Process for producing a mixed oxide of vanadium and phosphorus having an improved intrinsic surface area
US4337174A (en) * 1976-06-21 1982-06-29 Monsanto Company Method for preparing a catalyst and intermediate formed thereby
US4179404A (en) * 1976-12-15 1979-12-18 Denka Chemical Corporation Catalyst preparative method
BE850222A (en) * 1977-01-07 1977-05-02 Chevron Res PROCESS FOR PREPARING A COMPOSITION OF VANADIUM (IV) PHOSPHATE WITH A HIGH INTRINSICALLY ACTIVE SURFACE
US4153577A (en) * 1977-05-04 1979-05-08 Denka Chemical Corporation Oxidation catalysts and process for preparing anhydride from alkanes
US4251390A (en) 1979-06-11 1981-02-17 Denka Chemical Corporation Partial oxidation catalyst
US4312787A (en) 1979-12-17 1982-01-26 Standard Oil Company Coated catalysts containing high loading of active phase, particularly useful in the preparation of maleic anhydride
DE3010710A1 (en) * 1980-03-20 1981-09-24 Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl METHOD FOR PRODUCING CATALYSTS FOR THE GAS PHASE OXIDATION OF SATURED AND / OR UNSATURATED C (ARROW DOWN) 4 (ARROW DOWN) HYDROCARBONS TO MALEIC ACID ANHYDRIDE
DE3130343A1 (en) * 1981-07-31 1983-02-17 Bayer Ag, 5090 Leverkusen VANADIUM / PHOSPHORUS MIXED OXIDE CATALYST, METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF
US4472527A (en) * 1982-03-31 1984-09-18 Mitsubishi Chemical Industries Ltd. Process for preparing an oxidation catalyst composition
US4569925A (en) * 1982-07-01 1986-02-11 Exxon Research & Engineering Co. Process for preparing a vanadium phosphorus oxygen catalyst composition by an organic solution method
CA1227784A (en) 1983-12-28 1987-10-06 James T. Wrobleski Phosphorus-vanadium-mixed oxide oxidation catalysts and processes for the preparation and use thereof
US5070060A (en) 1990-05-21 1991-12-03 Scientific Design Company, Inc. Phosphorous/vanadium oxidation catalyst
US5155235A (en) * 1990-07-12 1992-10-13 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Catalyst for producing maleic anhydride from butane and process for preparing same
ES2125902T3 (en) 1991-07-08 1999-03-16 Huntsman Spec Chem Corp HIGH PRODUCTIVITY PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF MALEIC ANHYDRIDE.
US5185455A (en) 1992-02-18 1993-02-09 Monsanto Company Method for improving the performance of VPO catalysts
US5288880A (en) 1992-03-17 1994-02-22 Maruzen Petrochemical Co., Ltd. Process for the manufacture of maleic anhydride
US5530144A (en) * 1993-12-22 1996-06-25 Mitsubishi Chemical Corporation Process for producing a phosphorus-vanadium oxide catalyst precursor, process for producing a phosphorus-vanadium oxide catalyst, and process for producing maleic anhydride by vapor phase oxidation using the catalyst
BE1008103A3 (en) 1994-04-22 1996-01-16 Pantochim Sa Process for the catalyst preparation and vanadium phosphorus and their use for the production of maleic anhydride.
DE69617556T9 (en) 1995-02-17 2005-04-07 Basf Ag Process for the preparation of an oxidation catalyst and use thereof
DE19727235A1 (en) * 1997-06-26 1999-01-07 Consortium Elektrochem Ind Shell catalyst for maleic anhydride production by gas phase oxidation

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